Question

高壓鍋是生活中一種密閉的加熱容器．鍋蓋中央有一出氣孔，孔上蓋有限壓閥，當鍋內氣壓達到限定值時，限壓閥被鍋內頂起放出部分氣體，實現了對鍋內氣體壓強的控制．如圖所示，某高壓鍋鍋體的內底面積為S，側壁豎直，出氣孔橫截面積為S₀，限壓閥質量為m₀，限壓鍋頂部面積為S_t(已知大氣壓強p₀)

(1)寫出液體沸點與氣壓的關系；

(2)求使用高壓鍋時鍋內氣體的最大壓強；

(3)為保證使用安全，不可隨意增加限壓鍋質量．如果限壓閥的質量增加m，請計算鍋體與鍋蓋咬合處鍋體對鍋蓋的最大作用力增大多少．

Answer 1

答案：
解析：

答案；(1)液體表面氣壓越大，液體的沸點越高； 　　(2)使用高壓鍋時鍋內氣體的最大壓強p＝； 　　(3)鍋內氣體對鍋蓋最大壓力的增加量△F′＝mg． 　　分析：(1)液體沸點隨氣壓的升高而升高，隨氣壓的降低而降低． 　　(2)根據限壓閥質量求出其重力，此時重力即為壓力，利用限壓閥出氣口橫截面積求出此時壓強，再加上大氣壓的值即為鍋內氣體能達到的最大壓強．鍋內最大氣壓等于外界大氣壓與限壓閥產生的壓強之和． 　　(3)限壓閥質量增加，其內部壓強相應增大，內外壓強平衡時，再結合作用面積的大小，可求出壓力的增加量． 　　解答：解：(1)液體的沸點與大氣壓的關系：液體的沸點隨著表面氣壓的增大而升高，隨氣壓減小而降低． 　　(2)已知大氣壓強p0，內底面積為S，出氣孔橫截面積為S0，限壓閥質量為m0，限壓鍋頂部面積為St則大氣壓力F0＝p0S0，限壓閥重力G＝m0g， 　　當限壓閥剛要被頂起時，受力平衡，此時壓力F＝F0＋G＝p0S0＋m0g， 　　出氣孔橫截面積為S0，鍋內氣體最大壓強 　　p＝ 　　p＝ 　　(3)鍋內氣體對鍋蓋最大壓力的增加量 　　△F＝△p(S－S0)＝(S－S0)＝mg－mg 　　鍋體對鍋蓋的最大作用力增加量為△＝△F＝mg－mg 　　因為S遠大于S0，所以△＝mg 　　點評：此題涉及到大氣壓的綜合應用，重力的計算，壓強大小及其計算的等知識點，這是一道數學與物理的綜合性題目，要求學生要具備一定的學科綜合能力，要學會用字母表達式去表達物理量．

提示：

沸點及沸點與氣壓的關系；壓強的大小及其計算．